2044
.pdfе р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
Министерство науки высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
« ибирский государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Автомат зация производственных процессов и электротехника»
СИСТЕМЫ АВТОМ ТИКИ ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Методические указания к практическим занятиям Составитель Р.Ю. Сухарев
Омск ▪ 2018
СибАДИ |
|
УДК 681.51 |
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей |
ББК 32.965.8 |
вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит. |
С40 |
|
|
Рецензент |
|
канд. техн. наук, доц. С.Д. Игнатов (СибАДИ) |
Работа утверждена редакц онно- |
здательск м советом Си АДИ в качестве методических указаний. |
С40 Системы автоматики предпр ят й нефтегазовой отрасли [Электронный ресурс] : методические указания к практическим
занятиям / сост. Р.Ю. Сухарев.– (Сер я внутр вузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2018. –
URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
Приводится пример выполнен я практ ческой ра оты, задание на курсовой проект, задание на контрольную работу и таблица вариантов заданий для обучающихся заочной формы о учения.
Позволяют обучающимся получить знания по основам автоматизации и управления. Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Рекомендованы обучающимся всех форм о учения направлений подготовки бакалавриата «Автоматизация технологических процессов и производств», «Управление в технических системах», изучающих дисциплины «Системы автоматики предприятий нефтегазовой отрасли», «Системы автоматики производственных предприятий».
Подготовлены на кафедре «Автоматизация производственных процессов и электротехника».
Текстовое (символьное) издание (1,9 МБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:
Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка В.С. Черкашина Издание первое. Дата подписания к использованию 18.12.2018
Издательско-полиграфический комплекс |
. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 |
|
РИО ИПК |
. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1 |
|
|
ФГБОУ ВО « |
», 2018 |
1. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1. Общие положения
Функциональная схема автоматизации (ФСА) является важнейшим документом проекта, определяющим состав, функции и
СибАДИвыполняется по пр нц пу двухуровнего распределенного управления с использован ем современных технических средств автоматизации: датчиков, сполн тельных устройств, программируемых логических контроллеров (ПЛК), управляющих компьютеров.
техническ е |
средства |
реализации |
проектируемой |
системы |
автомат зац |
. ФСА разрабатывается на основе технического задания, |
1.2. ФСА объекта на азе программируемых контроллеров персональных компьютеров
Функц ональная схема автоматизации для технологического объекта выполняется согласно заданным задачам автоматизации по ГОСТам, приведенным в [1]. На схеме в верхней части листа изображают технологическую схему объекта с встроенными датчиками и исполнительными механизмами, а в нижней части - прямоугольники: а) ”Приборы по месту” (пусковая аппаратура, измерительные преобразователи, усилители мощности и т.д.); б) “Контроллер ПЛК”; в) ”Компьютер оператора”. При этом в прямоугольниках “Контроллер ПЛК” и “Компьютер оператора” выделяют субпрямоугольники выполняемых ими функций, связи между элементами схемы изображают непрерывными линиями, а процесса обработки сигналов программным способом - пунктирными горизонтальными линиями. В этом же подразделе приводится мнемосхема технологического объекта (экран 1 монитора), на которой показывают также элементы цифровой и световой индикации значений параметров, кнопки дистанционного управления объектом световые линейки - индикаторы его состояния. Архивная информация представляется в виде графиков изменения контролируемых параметров (экран 2 монитора).
Далее рассматривается пример разработки ФСА для технологического участка (звена) “Насос - технологический аппарат (ТА)”, обеспечивающей решение следующих задач автоматизации:
3
1. |
Индикацию и регистрацию давления хладоносителя (воды) в |
|
технологическом аппарате; |
|
|
2. |
Автоматическое регулирование – стабилизацию в ТА |
|
давления хладоносителя на заданном уровне Р= РЗАД= const; |
||
3. |
Автоматическую защиту ТА от чрезмерного повышения |
|
С |
|
|
давления хладоносителя путем открытия клапана аварийного |
||
давления при Р=РАВ; |
|
|
4. |
Предупред тельную и аварийную сигнализацию по заданным |
|
значен |
ям давлен я хладоносителя, соответственно, Р=РПР и Р=РАВ; |
|
5. |
гнал зац ю |
насоса Включен/Выключен; |
состояния |
|
|
6. |
Д станц онное управление насосом по командам оператора |
|
Включ ть/Выключ ть. |
|
|
|
б |
|
|
А |
|
|
|
Д |
|
|
И |
Рис. 1.1. ФСА участка “Насос - ТА”, выполненный на базе применения ПЛК и персонального компьютера (ПК): ТА – технологический аппарат (охладитель горячего продукта); РЗАД, РПР, РАВ – уставки, соответственно для регулирования, предупредительной и аварийной сигнализации и защиты ТА по давлению хладоносителя в ТА
4
ФСА участка “Насос - ТА”, решающая вышеуказанные задачи автоматизации, показана на рис. 1.1.
С |
|
|
|
|
и |
|
|
||
Рис. 1.2. Мнемосхема технологического участка на экране монитора (экран 1) |
||||
|
|
А |
|
|
На схеме вертикальными непрерывными линиями показаны связи |
||||
между элементамибсистемы, а пунктирными горизонтальными линиями |
||||
- обработка сигналов в соответствии с алгоритмами контроля, |
||||
регулирования |
и |
управления, |
реализуемыми |
программным |
обеспечением системы автоматизацииД(программами работы ПЛК и компьютера).
ПЛК выполняет функции локального управляющего устройства. Основное назначение компьютера – создание с помощью SCADA – системы интерфейса “Человек - машина”, обеспечивающего: а) отображение на экране монитора (на мнемосхемеИтехнологического процесса) отображение значений параметров (здесь давления) цифровыми и световыми сигналами; б) задание уставок регулирования, защиты и сигнализации; в) подачу команд дистанционного управления (“Включить”/”Выключить” электродвигатель насоса) и сигнализацию состояния управляемого механизма (здесь насоса); г) регистрацию (архивирование) параметров процесса (здесь давления).
На рис. 1.2 представлен вариант мнемосхемы технологического участка (экран 1 монитора), на котором показаны элементы цифровой и световой индикации значений давления, кнопки дистанционного управления насосом и световые линейки индикатора его состояния.
5
Представление архивной информации в графическом виде (экран 2) показано на рис. 1.3.
Си
Рис. 1.3.бГраф к зменения давления хладоносителя в ТА в течение часа с
12:00:00Адо 13:00:00 6 марта 2008 г (экран 2)
Д И
6
|
|
2. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ |
||
|
|
АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТА |
||
|
Выбор технических средств автоматизации (ТСА) проводится на |
|||
основании анализа: |
|
|
||
С |
|
|
||
|
Технических требований к системе автоматизации; |
|||
|
Разработанной структуры ФСА; |
|
||
|
Характер ст к технологической среды, где будут находиться |
|||
|
перв чные |
преобразователи (датчики) и исполнительные |
||
|
устройства (механизмы), и помещений, где будут расположены |
|||
|
остальные средства автоматизации (регуляторы, контроллеры, |
|||
|
компьютеры |
др.); |
|
|
План руемого уровня капитальных затрат на создание системы |
||||
|
|
зарубежных |
|
|
|
автомат зац |
; |
|
|
Требован й к метрологическим характеристикам системы |
||||
змерения(точность контролируемых величин, надежность |
||||
|
с стемы управлен я о ъектом); |
|
||
|
|
|
ТСА |
|
Технических и стоимостных характеристик как отечественных |
||||
|
так и |
|
ТСА и других показателей. |
|
|
Исходя из вышеизложенного подраздел пояснительной записки |
|||
курсового проекта КП должен включать в себя следующие технические |
||||
документы: |
|
|
||
|
Исходные данные для выбора |
, представленные в виде табл. |
||
|
2.1 (в скобках указан рекомендуемый диапазон для задания |
|||
|
данных) |
Д |
Перечень отечественных и зарубежных ТСА с их краткой технической характеристикой, представленный в виде табл. 2.2. В таблицу 2.2 следует записать только те средства автоматизации, которые соответствуют заданным исходным данным (см. табл.
2.1) и структуре ФСА. И Данные для заполнения табл. 2.2 формируются студентом в
процессе обзора ТСА, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями, и располагаются в этой таблице по 4 группам в следующем порядке:
1.Средства отбора информации (датчики, измерительные преобразователи);
2.Средства регулирования и логического управления (автоматические регуляторы, программируемые логические контроллеры, промышленные и персональные компьютеры);
7
3.Средства воздействия на объект (пусковая аппаратура: реле, контакторы, пускатели, исполнительные механизмы, преобразователи энергии и др.);
4.Комплексы технических средств (КТС).
Для возможности последующего выбора ТСА для проектируемой системы (формирования спецификации ее элементов) в табл. 2.2 должны быть представлены 2-3 типа устройств по каждому элементу системы (напр мер, 2 т па датчиков давления, 3 типа ПЛК и т.д.).
В табл. 2.2 пр веден пример записи данных для одного из элементов группы 2, а именно, контроллера типа ADAM-5510.
Аналог чно выполняются записи данных для других элементов. |
|
С |
|
Выбранные окончательно в результате анализа данных табл. 2.2 |
|
на соответств е параметрам та л. 2.1 и структуре ФСА, ТСА с их |
|
краткой техн ческой характеристикой представляются в виде табл. 2.3 |
|
“Спец ф кац я техн |
средств системы автоматизации”. В табл. |
2.3 в качестве пр мера представлена спецификация ТСА для ФСА |
|
ческих |
|
участка “Насос - технологический аппарат”. |
Понят е “функц ональный узел” в табл. 2.3 (см. столбец 1) |
|
означает совокупность элементов (приборов и средств автоматизации), |
|
выполняющихбна ор определенных функций в системе автоматизации. |
|
|
А |
Например “Узел дистанционного управления и сигнализации состояния |
|
насоса” выполняет функции управления насосом и сигнализации его |
|
состояния. |
Д |
В столбце 3 табл. 2.3 записываются позиционные обозначения |
|
элементов, входящих в состав каждого функционального узла системы. |
|
Выбор технических средств автоматизации следует проводить, |
|
используя различные источники (см. Приложение 7), в частности: |
||
|
|
И |
Каталоги средств автоматизации отечественных и зарубежных |
||
|
фирм; |
|
Справочники по приборам и средствам автоматизации; |
||
|
Научно технические журналы; |
|
Компьютерные базы данных по приборам и средствам |
||
|
автоматизации; |
|
Руководства по эксплуатации приборов и средств автоматизации; |
||
|
Веб-сайты Internet отечественных и зарубежных фирм по их |
|
|
продукции для автоматизации технологических объектов. |
8
|
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
|
|
|
Исходные данные для выбора ТСА |
||
|
|
|
|
|
|
3. |
Точность измерения исходных |
|
(1 3 %) |
||
|
Наименование |
|
Значен я данных, принимаемые для проектируемой системы автоматизации |
||
|
данных |
|
|
|
|
|
САР |
||||
1. |
Структура Одноконтурная САР (наименование регулируемого параметра) |
||||
2. |
Условия эксплуатации А |
|
Взрыво– пожаро езопасная среда; |
||
|
|
б |
|
||
|
|
|
В рац я: АВ 0,1 мм, |
fВ 20 Гц; |
|
|
|
|
Температура среды: (15 30 oC); |
||
|
|
|
Влажность: (70 90 %) |
|
|
контролируемых параметров |
|
|
|
|
|
4. |
Надёжность – среднее время |
|
А |
||
|
|
|
(5000 8000 часов) |
||
безотказной работы системы |
|
|
|
|
|
5. |
Планируемая стоимость |
|
|
|
(200 300 тыс. руб.) |
капитальных затрат на создание |
|
|
|
|
|
системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||
|
|
|
|
|
И |
9
С |
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
||||
|
|
Перечень технических средств автоматизации |
|
||||||
№ |
Наимено- |
Ф рма з- |
|
Функцио- |
Основные тех- |
Показатели |
Условия |
Ориентировочная |
|
п/п |
вание, тип |
готов тель |
|
нальные |
нические дан- |
надежности |
эксплуата- |
стоимость |
|
|
|
|
|
|
возможно- |
ные |
|
ции |
|
|
|
|
|
|
сти |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
б |
6 |
7 |
8 |
||
|
|
4 |
5 |
||||||
1 |
Програм- |
ADVAN – |
|
В локальных |
4 модуля вво- |
P(t)=0,99 |
Температура |
30 тыс. рублей |
|
|
мируемый |
иTECH (Тайраспреде- |
да-вывода: 32 |
при t=2000 |
от –10 до |
|
|||
|
контроллер |
вань) |
|
|
ленных АСУ |
канала анало- |
час |
+75 oC. |
|
|
ADAM-5510 |
|
|
|
ТП в качест- |
гового ввода- |
|
Влажность |
|
|
|
|
|
|
ве автоном- |
вывода, 64 дис- |
|
до 95 % без |
|
|
|
|
|
|
ного кон- |
кретных кана- |
|
конденсации |
|
|
|
|
|
|
троллера: |
лов ввода- |
|
влаги |
|
|
|
|
|
|
о ра отка и |
вывода. Ком- |
|
|
|
|
|
|
|
|
обмен ин- |
муникацион- |
|
|
|
|
|
|
|
|
формацией, |
ные порты RS- |
|
|
|
|
|
|
|
|
авторегулиА- 485 и RS-232. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рование, ло- |
Гальваническая |
|
|
|
|
|
|
|
|
гическое |
развязка по |
И |
|
|
|
|
|
|
|
управление |
входу, выходу |
|
||
|
|
|
|
|
|
и питанию. |
|
||
|
|
|
|
|
|
ПитаниеДот +10 |
|
||
|
|
|
|
|
|
до + 30 В |
|
|
|
10